CN114657827A - 基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法 - Google Patents
基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114657827A CN114657827A CN202210565759.9A CN202210565759A CN114657827A CN 114657827 A CN114657827 A CN 114657827A CN 202210565759 A CN202210565759 A CN 202210565759A CN 114657827 A CN114657827 A CN 114657827A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bed
- surface layer
- grading
- foundation bed
- particles
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000002245 particle Substances 0.000 title claims abstract description 149
- 239000000945 filler Substances 0.000 title claims abstract description 60
- 238000005086 pumping Methods 0.000 title claims abstract description 41
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title claims abstract description 34
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 230000002265 prevention Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 claims abstract description 95
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims abstract description 37
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000013508 migration Methods 0.000 claims abstract description 9
- 230000005012 migration Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 45
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 claims description 28
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000004836 empirical method Methods 0.000 claims description 5
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 19
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 17
- 238000013461 design Methods 0.000 description 15
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 11
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 11
- 230000009471 action Effects 0.000 description 9
- 239000000463 material Substances 0.000 description 9
- 239000011362 coarse particle Substances 0.000 description 7
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 7
- 230000007774 longterm Effects 0.000 description 5
- 238000005056 compaction Methods 0.000 description 4
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 2
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000004570 mortar (masonry) Substances 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 230000001808 coupling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 229920001821 foam rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000005457 optimization Methods 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 238000005325 percolation Methods 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- -1 that is Substances 0.000 description 1
- 239000011800 void material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B37/00—Making, maintaining, renewing, or taking-up the ballastway or the track, not provided for in a single one of groups E01B27/00 - E01B35/00
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N15/00—Investigating characteristics of particles; Investigating permeability, pore-volume or surface-area of porous materials
- G01N15/08—Investigating permeability, pore-volume, or surface area of porous materials
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B2204/00—Characteristics of the track and its foundations
- E01B2204/06—Height or lateral adjustment means or positioning means for slabs, sleepers or rails
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B2204/00—Characteristics of the track and its foundations
- E01B2204/08—Deep or vertical foundation
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B2204/00—Characteristics of the track and its foundations
- E01B2204/09—Ballastless systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E01—CONSTRUCTION OF ROADS, RAILWAYS, OR BRIDGES
- E01B—PERMANENT WAY; PERMANENT-WAY TOOLS; MACHINES FOR MAKING RAILWAYS OF ALL KINDS
- E01B2204/00—Characteristics of the track and its foundations
- E01B2204/11—Embedded tracks, using prefab elements or injecting or pouring a curable material
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Architecture (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Civil Engineering (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Railway Tracks (AREA)
- Machines For Laying And Maintaining Railways (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法，基于太沙基渗流理论，确定适合高速铁路无砟轨道基床填料颗粒稳定性的分析方法；根据该稳定性分析方法，计算求解得到一条颗粒结构稳定的基床表层级配曲线，并配比相应级配的基床表层填料样品；开展常水头渗流试验，观察并根据试样中细颗粒的运移情况进一步优化颗粒级配，并重复进行渗流试验，直至无细颗粒发生运移为止，得到基床表层最优级配曲线；将基床表层最优级配曲线和基床表层级配下限之间的区域作为基床表层级配安全区域，选取该基床表层级配安全区域内的级配的颗粒作为无砟轨道的基床填料，可以有效地避免无砟轨道基床翻浆冒泥的发生。
Description
技术领域
本发明涉及岩土工程技术领域，尤其涉及一种基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法，适用于高速铁路无砟轨道基床翻浆冒泥病害的防治。
背景技术
铁路基床翻浆冒泥是我国高速铁路常见的路基病害，在有砟和无砟轨道中均有发生，是铁路路基的多年顽疾。早期的有砟轨道是将道砟颗粒形成的道床直接铺设于路基土层上，长期的运营过程中，循环列车荷载作用下，道床底部道砟颗粒和下覆路基土层相互侵入，形成了一层由粗颗粒和细颗粒组成的中间夹层，中间夹层的形成避免了道砟颗粒进一步侵入路基土，有效地遏制了道床脏污的继续恶化，进而降低翻浆冒泥发生的频率。基于此，后期有砟轨道铁路设计时均考虑在道砟层和路基土层之间设置一层具有一定级配的底砟层，底砟层阻隔了道砟颗粒和路基土层之间的相互侵入，有效地避免了道砟脏污和翻浆冒泥等路基病害问题。有砟轨道维修相对方便，可对病害区道砟层和路基土层直接进行换填，有效地改善病害区基床受力情况，防止翻浆冒泥进一步恶化。对于无砟轨道而言，其采用了整体性较好的混凝土板代替了传统的散粒体道床，轨道结构相对复杂，维修工程量较大，同时由于维修天窗较短（一般小于4h），无砟轨道基床翻浆冒泥病害一般采用疏堵结合的措施（如双线间增设纵向排水沟、伸缩缝处加设橡胶注水带）和注浆填充的方式进行修复，极少数情况下才会采用更换混凝土板的措施。因而，无砟轨道基床翻浆冒泥是困扰工程界的难题，并且现有的治理（或修复）措施均是针对运营期翻浆冒泥的维护，鲜有从设计阶段考虑对无砟轨道基床翻浆冒泥进行控制。
基于已有文献调研可知，无砟轨道基床翻浆冒泥是列车运行荷载作用于饱和基床产生的超孔压驱动基床细颗粒发生迁移最后喷冒出来的现象。由此可知，列车运行荷载作用于饱和基床产生的超孔压（外因）和基床填料中细颗粒的含量（内因）是翻浆冒泥形成的两个关键因素，可通过控制基床填料颗粒级配对细颗粒含量和超孔压消散进行控制，进而防止翻浆冒泥的发生。根据太沙基渗流理论可知，滤层填料粗、细颗粒满足一定级配关系时，渗流水作用下滤层填料在保证孔压消散的同时还能够维持自身结构的稳定而不被冲蚀破坏，即滤层材料的颗粒满足一定级配时，其粗、细颗粒之间形成了一种自稳定的结构。基于上述思想，考虑优化无砟轨道基床填料的级配，获取一种颗粒结构自稳定的基床级配，进而避免基床翻浆冒泥的发生。无砟轨道翻浆冒泥主要发生在基床表层，根据高速铁路设计规范（TB1062-2014）可知，基床表层填料需同时满足颗粒级配和压实度的要求，为了达到相应压实度的要求，基床表层需含有一定量的细颗粒，因而基床表层就会面临翻浆冒泥的风险。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法。针对无砟轨道基床表层，该方法基于颗粒稳定性分析和常水头渗流试验确定一条临界级配曲线，该级配曲线以下范围内的颗粒级配均是稳定的，以上范围内的颗粒级配有翻浆冒泥的风险。选择满足该方法确定级配范围内的基床表层填料，并用于无砟轨道基床表层的填筑。对于满足相应颗粒级配的基床表层，饱和状态时列车运行荷载作用下，基床表层内滞留水通过粗颗粒之间的空隙排出（即孔压消散），并且基床表层内的细颗粒不会发生流失，保证了基床表层的稳定性，从而避免了翻浆冒泥的发生。
本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：本发明实施例提供了一种基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法，所述方法具体包括如下步骤：
1）基于太沙基渗流理论，选择适合高速铁路无砟轨道基床填料颗粒稳定性的分析方法；
2）根据所选择的适合高速铁路无砟轨道基床表层填料颗粒稳定性的分析方法，针对常用的基床表层级配曲线，计算求解得到一条颗粒结构稳定的基床表层级配曲线；
3）按照步骤2）所求得的级配曲线理论计算值配比相应级配的基床表层填料样品；
4）开展基于理论计算级配的基床表层填料常水头渗流试验，观察并根据试样中细颗粒的运移情况进一步优化颗粒级配，并重复进行渗流试验，直至无细颗粒发生运移为止，得到基床表层最优级配曲线；
5）将基床表层最优级配曲线和基床表层级配下限曲线之间的区域作为基床表层级配安全区域，选取该基床表层级配安全区域内的级配的颗粒作为无砟轨道的基床填料。
进一步地，所述适合高速铁路无砟轨道基床填料颗粒稳定性的分析方法为Kenney& Lau准则。
进一步地，所述步骤（2）具体为：根据所选择的适合高速铁路无砟轨道基床表层填料颗粒稳定性的分析方法，通过半经验法来评估自滤层颗粒间的稳定性，针对常用的基床表层级配曲线，通过差值法计算求解得到一条颗粒结构稳定的基床表层级配曲线。
进一步地，通过半经验法来评估自滤层颗粒间的稳定性的过程具体为：记小于任意粒径大小颗粒的质量分数为F，介于该粒径和4倍该粒径之间颗粒的质量分数记为H，并且如果H和F满足关系H > 1.3F，则认为在该粒径下的颗粒是稳定的。
进一步地，所述步骤4）中进一步优化颗粒级配的过程具体为：按照质量分数为20%~ 25%逐级减少粒径为0.5 mm以下细颗粒的含量。
进一步地，所述步骤4）中常水头渗流试验中，水头大小根据高速铁路无砟轨道中基床表层所受到的最大水头进行设置。
本发明的有益效果如下：
1）现有翻浆冒泥的防治基本上都是运营期的修复，即高速铁路运营过程中出现翻浆冒泥病害后的修复手段，鲜有从设计的角度去考虑翻浆冒泥的防治，本发明通过优化基床表层填料的级配，提出一个优化的颗粒级配曲线，该级配下基床表层填料的颗粒结构是稳定的，可以保证在现有列车运行荷载作用下饱和床表层内超孔压消散的同时细颗粒不会发生运移，从而避免了无砟轨道基床翻浆冒泥的发生。
2）颗粒稳定性分析的方法有多种，有针对单一粒径和多种粒径的颗粒稳定性分析方法，也有针对级配优劣的颗粒稳定性分析方法。对于无砟轨道基床表层而言，基床表层填料需满足一定的级配，以保证基床表层的压实度，因此需要选择适用于级配良好的颗粒的稳定性分析方法来分析基床表层填料的颗粒稳定性。
3）确定适用于基床表层填料的颗粒稳定性分析方法后，对于无砟轨道常用级配的基床表层，按照差值计算方法求出给定级配的基床表层颗粒稳定级配曲线理论值，按照所获得的级配曲线理论值配比基床表层填料，制作渗流试验所需的试验样品并开展常水头渗流试验，观察试验样品中细颗粒的迁移情况。根据渗流试验中细颗粒的迁移情况进一步优化级配，即减少级配曲线中细颗粒的含量，按照新的级配曲线配比并制作基床表层填料试样样品，继续进行渗流试验并观察细颗粒的迁移情况，然后不断地优化基床表层级配，直至渗流试验中无细颗粒发生迁移，并以此试验样品的级配曲线作为最优的基床表层级配。
4）根据高速铁路设计规范（TB1062-2014）可知，无砟轨道基床表层填料的级配有一定范围，根据高速铁路设计规范（TB1062-2014）可选择基床表层级配上限值、常用的基床表层级配和基床表层级配下限值，基于渗流试验所确定的最优级配和规范规定的基床表层级配下限所形成的区域，即为安全级配所在的范围，选用安全范围内的级配作为无砟轨道基床表层填料的级配，列车荷载作用下基床表层内超孔压可自由消散且细颗粒不发生运移，从而避免了无砟轨道基床翻浆冒泥病害的发生，较好的保持基床表层长期的正常服役性能，增加基床的服役寿命。
附图说明
图1为无砟轨道结构及基床翻浆冒泥病害示意图；
图2为不同压实状态下颗粒粒径和内部孔隙大小示意图；
图3为不同粒径的颗粒之间形成的稳定颗粒结构示意图；
图4为基床表层填料颗粒级配优化示意图；
图中：钢轨及扣件系统1、轨道板2、CA砂浆层3、底座板4、冒出的泥浆5、脱空区域6、基床表层7、基床底层8、土骨架颗粒9、颗粒间孔隙10、粗颗粒11、中等粒径颗粒12、细颗粒13、较小粒径颗粒14、基床表层级配上限值15、常用的基床表层级配值16、颗粒结构稳定级配理论值17、基床表层最优级配试验值18、基床表层级配下限值19、基床表层级配安全区域20。
具体实施方式
下面结合实施例和附图对本发明做进一步的说明，在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
如图1所示，目前高速铁路无砟轨道结构的主要组成部分为钢轨及扣件系统1、轨道板2、CA砂浆层3、底座板4、基床表层7、基床底层8以及下部的基础。为了防止高温下底座板4出现胀板的情况，相邻底座板4之间设置了伸缩缝，伸缩缝中心采用泡沫橡胶板或塑料板进行填充。无砟轨道铁路路基建过程中，由于施工控制和施工质量把控不严，导致基床填料的材质及压实质量往往不能满足高速铁路路基的设计标准。另外，基床的刚度和上覆混凝土板的刚度相差较大，列车运行荷载作用下轨道结构的动力响应呈现出鞭梢效应，鞭梢效应引起底座板4和基床表层7之间发生脱离，进而为雨水侵入基床提供了通道。同时，铁路线路长期运营过程中，在复杂的自然营力（如高温曝晒及强降雨作用）和列车动循环荷载的耦合作用下，伸缩缝位置填充材料逐渐老化、失效并形成贯通的裂缝，提供雨水侵入通道。列车运行荷载和长期降雨的共同作用下，无砟轨道基床表层7出现翻浆冒泥病害，冒出的泥浆5在底座板4伸缩缝周围堆积。随着翻浆冒泥的继续恶化，细颗粒不断丢失，底座板4的底部出现脱空区域6，致使轨道结构振动加剧，严重时导致相邻底座板之间出现错台，进而危及列车运行安全。现有翻浆冒泥病害治理方案大都是铁路运营期内翻浆冒泥发生后的修复方案，鲜有从路基设计的角度考虑对无砟轨道基床翻浆冒泥进行治理。
因此，本发明提供了一种基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法，该方法从基床设计的角度对基床表层填料的级配进行优化，进而避免无砟轨道基床翻浆冒泥的发生，具体包括如下步骤：
1）基于太沙基渗流理论中滤层填料颗粒稳定性分析理论，确定适合高速铁路基床填料颗粒稳定性的分析方法。
不同压实状态下，土骨架颗粒9粒径d 2 和颗粒间孔隙10孔径d 1 大小之间的关系也是不同的。如图2所示，松散状态下土骨架颗粒9粒径d 2 和颗粒间孔隙10孔径d 1 之间的关系为d 2 = 2.414d 1 ；密实状态下土骨架颗粒9粒径d 2 和颗粒间孔隙10孔径d 1 之间的关系为d 2 = 4.464d 1 ，取两者的平均值得d 2 = 3.439d 1 ，即为一定压实度下可以透过土骨架颗粒9间所形成的孔隙的最大孔径。一般情况下滤层颗粒都会掺杂有其他粒径的颗粒，因此滤层颗粒和需要保护的基料颗粒之间粒径大小关系取4~5倍为佳，基于试验结果和实际工程应用，太沙基渗流理论给出经验值，即滤层颗粒粒径和基料颗粒粒径之间满足4倍的关系。同时，如果滤层材料中含有其它介于d 2 和d 1 之间的颗粒，则滤料颗粒之间形成的起控制作用的孔径进一步减小，基料颗粒就更不容易流失，基料层更加稳定。
太沙基渗流理论是针对单一滤层而言的，显然过滤层可以由多个单独滤层或者是由不同颗粒的颗粒组成混合滤层，混合滤层应包含全部单一滤层的颗粒，即一个粒径形成的孔隙需要被下一组颗粒所填充，依次类推，进而形成有一定级配且颗粒结构稳定的滤层。如图3所示，粗颗粒11之间形成的孔隙被中等粒径颗粒12所填充，中等粒径颗粒12之间形成的孔隙被细颗粒13所填充，同样细颗粒13之间的孔隙可以被较小粒径颗粒14所填充，依次类推，颗粒间的孔隙被下一级颗粒填充，最终形成稳定的颗粒结构。
在高速铁路无砟轨道领域中一般采用中等压实度且级配分布均匀的土层颗粒，因此，本发明实施例中，选择Kenney和Lau于1985年提出的一种基于级配曲线形状的计算方法来判别基床表层颗粒的稳定性（Kenney & Lau准则），该方法适用于中等压实度且级配分布均匀的土层颗粒稳定性分析。
2）根据所选择的适合高速铁路基床表层填料颗粒稳定性的分析方法，针对常用的基床表层级配曲线，结合差值分析计算求解得到一条颗粒结构稳定的基床表层级配曲线（理论计算值），即获取基床表层颗粒结构稳定级配理论值17。
所述常用的基床表层级配曲线根据高速铁路设计规范（TB1062-2014）设定常用的基床表层级配值16得到。
具体地，基于混合滤层的思想，Kezdi和Chapuis等人提出了自滤层的概念，即对于颗粒级配较均匀的土层，不同颗粒间的粒径满足太沙基滤层理论中的粒径关系时，该土层即可在保证渗透水通过的同时也能阻止自身细颗粒发生流失，即土颗粒之间形成了自滤层。颗粒间的稳定性是滤层设计的关键因素，本发明实施例中采用半经验法来评估滤层颗粒间的稳定性。该方法记小于任意粒径大小颗粒（粒径记为D）的质量分数为F，介于该粒径（D）和4倍该粒径（4D）之间颗粒的质量分数记为H，并且如果H和F满足关系H > 1.3F时，则认为粒径为D的颗粒是稳定的。如图4所示，根据高速铁路设计规范（TB1062-2014），无砟轨道基床表层填料的颗粒级配应落在规范规定的基床表层级配上限值15和基床表层级配下限值19之间的区域。按照规范要求，选择一条常用的基床表层级配16，基于该常用的基床表层级配16并结合Kenney & Lau准则（H > 1.3F），采用差分的计算方法求解出一条颗粒结构稳定的级配临界值，即为图4中的颗粒结构稳定级配理论值17。3）按照步骤2）所求得的级配曲线理论值17配比相应级配的基床表层填料样品。
具体地，根据级配曲线理论值17可得到不同粒径范围内颗粒含量的质量分数，通过筛分仪器筛分出相应粒径范围该质量分数的颗粒，然后混合所有粒径的颗粒即可得到级配曲线理论值17所对应级配的基床表层填料样品。
4）开展基于步骤3）配比后的级配的基床表层填料常水头渗流试验，观察试样细颗粒运移情况；根据渗流试验的观察结果，进一步优化颗粒级配并进行重复进行渗流试验，直至无细颗粒发生运移为止，得到最优级配试验值18。
具体地，基床表层试验样品制作完成后，开展常水头渗流试验，本发明实施例试验中的水头大小可根据实际高速铁路中基床表层所受到的最大水头进行设置，观察常水头下试验样品中细颗粒的迁移情况，然后对基床表层填料的级配进行优化。由于基床表层中细颗粒的含量是基床翻浆冒泥的直接影响因素，按照质量分数为20% ~ 25%逐级减少粒径为0.5 mm以下细颗粒的含量。同样地，按照优化后的级配来配比并制作渗流试验所需的试样样品，然后重复开展渗流试验，观察试验中细颗粒的迁移情况。继续配比最新优化后的级配的基床表层填料并进行渗流试验，直至试验中基床表层样品中没有观察到细颗粒发生运移，此试验样品所对应的级配即为基床表层最优级配试验值18，该级配即为本发明所要求取的最终级配。
5）基床表层最优级配试验值18和高速铁路设计规范（TB1062-2014）中规定的基床表层级配下限值19所围成的区域为基床表层级配安全区域20，选用该区域内级配的基床表层作为高速铁路无砟轨道的路基填料。对于满足相应颗粒级配的基床表层，饱和状态时列车运行荷载作用下，基床表层内滞留水通过粗颗粒之间的空隙排出（即孔压消散），并且基床表层内的细颗粒不会发生流失，保证了基床表层的稳定性，从而避免了翻浆冒泥的发生。
综上所述，本发明方法从设计的角度去考虑高速铁路无砟轨道翻浆冒泥的防治，通过选择颗粒稳定性分析方法，理论计算得到颗粒结构稳定级配理论值，通过常水头渗流试验优化基床表层填料的级配，选用基床表层最优级配和高速铁路设计规范（TB1062-2014）中规定的基床表层级配下限间的安全区域内级配的基床表层作为高速铁路无砟轨道的路基填料可以有效地避免无砟轨道基床翻浆冒泥的发生，提升基床表层长期的正常服役性能，并且克服了鞭梢效应。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
1）基于太沙基渗流理论，选择适合高速铁路无砟轨道基床填料颗粒稳定性的分析方法；
2）根据所选择的适合高速铁路无砟轨道基床表层填料颗粒稳定性的分析方法，针对常用的基床表层级配曲线，计算求解得到一条颗粒结构稳定的基床表层级配曲线；
3）按照步骤2）所求得的级配曲线理论计算值配比相应级配的基床表层填料样品；
4）开展基于理论计算级配的基床表层填料常水头渗流试验，观察并根据试样中细颗粒的运移情况进一步优化颗粒级配，并重复进行渗流试验，直至无细颗粒发生运移为止，得到基床表层最优级配曲线；
5）将基床表层最优级配曲线和基床表层级配下限曲线之间的区域作为基床表层级配安全区域，选取该基床表层级配安全区域内的级配的颗粒作为无砟轨道的基床填料。
2.根据权利要求1所述的基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法，其特征在于，所述适合高速铁路无砟轨道基床填料颗粒稳定性的分析方法为Kenney & Lau准则。
3.根据权利要求1所述的基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法，其特征在于，所述步骤（2）具体为：根据所选择的适合高速铁路无砟轨道基床表层填料颗粒稳定性的分析方法，通过半经验法来评估自滤层颗粒间的稳定性，针对常用的基床表层级配曲线，通过差值法计算求解得到一条颗粒结构稳定的基床表层级配曲线。
4.根据权利要求3所述的基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法，其特征在于，通过半经验法来评估自滤层颗粒间的稳定性的过程具体为：记小于任意粒径大小颗粒的质量分数为F，介于该粒径和4倍该粒径之间颗粒的质量分数记为H，并且如果H和F满足关系H > 1.3F，则认为在该粒径下的颗粒是稳定的。
5.根据权利要求1所述的基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法，其特征在于，所述步骤4）中进一步优化颗粒级配的过程具体为：按照质量分数为20% ~ 25%逐级减少粒径为0.5 mm以下细颗粒的含量。
6.根据权利要求1所述的基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法，其特征在于，所述步骤4）中常水头渗流试验中，水头大小根据高速铁路无砟轨道中基床表层所受到的最大水头进行设置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210565759.9A CN114657827B (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210565759.9A CN114657827B (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114657827A true CN114657827A (zh) | 2022-06-24 |
| CN114657827B CN114657827B (zh) | 2022-09-13 |
Family
ID=82036661
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210565759.9A Active CN114657827B (zh) | 2022-05-23 | 2022-05-23 | 基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114657827B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111310357A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-19 | 中国矿业大学 | 一种高速铁路地基毛细水上升高度波动区间计算方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101114444B1 (ko) * | 2011-03-23 | 2012-02-24 | 강남훈 | 3차원 입체형상을 갖는 조립식 직결궤도의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 조립식 직결궤도를 이용한 콘크리트 직결궤도 부설방법 |
| CN109958005A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-02 | 浙江大学 | 一种用于治理高速铁路板式无砟轨道路基翻浆冒泥的排水装置及方法 |
| CN110082275A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-02 | 陕西秦海检测科技有限公司 | 大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪及试验方法 |
| CN211972919U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-11-20 | 兰州交通大学 | 一种基于隧道口半路堑段基床翻浆冒泥整治系统 |
| CN114182578A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-15 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种有砟道床翻浆冒泥整治分层注浆加固方法 |
-
2022
- 2022-05-23 CN CN202210565759.9A patent/CN114657827B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101114444B1 (ko) * | 2011-03-23 | 2012-02-24 | 강남훈 | 3차원 입체형상을 갖는 조립식 직결궤도의 제조방법 및 이 방법에 의해 제조된 조립식 직결궤도를 이용한 콘크리트 직결궤도 부설방법 |
| CN109958005A (zh) * | 2019-03-11 | 2019-07-02 | 浙江大学 | 一种用于治理高速铁路板式无砟轨道路基翻浆冒泥的排水装置及方法 |
| CN110082275A (zh) * | 2019-05-22 | 2019-08-02 | 陕西秦海检测科技有限公司 | 大型原级配粗颗粒土垂直渗透变形试验仪及试验方法 |
| CN211972919U (zh) * | 2019-12-31 | 2020-11-20 | 兰州交通大学 | 一种基于隧道口半路堑段基床翻浆冒泥整治系统 |
| CN114182578A (zh) * | 2021-12-31 | 2022-03-15 | 中国铁道科学研究院集团有限公司铁道建筑研究所 | 一种有砟道床翻浆冒泥整治分层注浆加固方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 万章博: "高速铁路无砟轨道基床翻浆冒泥机理及修复研究", 《工程科技II辑》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111310357A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-06-19 | 中国矿业大学 | 一种高速铁路地基毛细水上升高度波动区间计算方法 |
| CN111310357B (zh) * | 2020-03-05 | 2024-05-28 | 中国矿业大学 | 一种高速铁路地基毛细水上升高度波动区间计算方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114657827B (zh) | 2022-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sussmann et al. | Source of ballast fouling and influence considerations for condition assessment criteria | |
| CN209178724U (zh) | 一种膨胀土地基有砟轨道高速铁路路堤加固结构 | |
| CN114657827B (zh) | 基于基床填料颗粒级配的无砟轨道基床翻浆冒泥防治方法 | |
| CN104452510B (zh) | 乡村公路即时修筑法 | |
| CN212452152U (zh) | 一种土工格室加筋水泥混凝土路面结构 | |
| CN114657828A (zh) | 用于治理无砟轨道基床翻浆冒泥的高聚物注浆修复方法 | |
| CN201296895Y (zh) | 一种纵向裂缝破损路面修复结构 | |
| CN113123197A (zh) | 水泥稳定碎石基层方面的方法与工艺 | |
| CN109944125A (zh) | 一种沥青混凝土路面结构及其铺装工艺 | |
| CN114045729B (zh) | 低温地区水泥稳定粒料基层防离析减少裂缝施工方法 | |
| CN105648865A (zh) | 热带地区路面的铺设方法 | |
| CN111576093A (zh) | 用于治理铁路翻浆冒泥的结构及施工方法 | |
| CN209669625U (zh) | 混凝土路面加铺沥青纵缝处理构造 | |
| CN111827033A (zh) | 一种高速公路互通匝道路基加宽填筑固化土施工方法 | |
| CN116927058A (zh) | 一种基于旧水泥混凝土路面碎石化改造路面基层的方法 | |
| CN113250010B (zh) | 一种大粒径沥青碎石柔性道床及其施工方法 | |
| CN110205895A (zh) | 一种采用再生材料的绿色低碳环保型道路结构 | |
| CN107740323A (zh) | 一种半刚性半柔性高速公路扩建拼接结构及施工方法 | |
| CN109033714B (zh) | 一种控制路基路面协调变形的设计方法 | |
| CN110029549B (zh) | 一种填石路基脱空开裂的处治方法 | |
| CN112523008A (zh) | 泥水隔离石砟道床及其施工方法 | |
| CN105421161A (zh) | 一种防止黄土路堤湿化变形的路堤结构 | |
| CN111501458A (zh) | 一种填石路基铺装方法 | |
| CN204676387U (zh) | 一种水泥混凝土路面变成基层结构 | |
| CN213417451U (zh) | 一种抛石挤淤道路基础结构 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |